SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM MŰSZAKI TUDOMÁNYI KAR KÖZLEKEDÉSÉPÍTÉSI TANSZÉK KÖZÚTI FORGALOMTECHNIKA 1. Tantárgykód: NGB_ET009_1 9. Jelzőlámpás forgalomirányítás Dr. Kálmán László egyetemi adjunktus Győr, 2014. január
Tartalom 9.1. Alapfogalmak 4 9.2. A jelzőlámpák telepítésének szükségessége 14 9.3. Tervezési és forgalombiztonsági szempontok 15 9.4. A tervezési forgalom 16 9.5. A fázisterv készítésének lépései 19 9.6. Közbenső idők számítása 21 9.7. A helyszínrajzi elrendezés 27 9.8. Kerékpáros átvezetések 31 9.9. Az autóbuszok előnyben részesítése jelzőlámpáknál 33 9.10. A jelzőlámpás forgalomirányítás összehangolása 35 9.11. Speciális jelzőlámpa alkalmazások 39 9.12. Irodalom 40 2
A jelzőlámpás forgalomirányítás témakörével a gyakorlatokon foglalkozunk. Itt csak a vizsga szempontjából fontos alapfogalmakat és alapösszefüggéseket emeljük ki, tájékoztató jellegű egyszerűsítésekkel. A pontos fogalmak az ÚT 2-1.219:2009 sz. útügyi műszaki előírásban vannak. Ez a forgalomtechnika legszigorúbban szabályozott területe. A legfontosabb előírások: 1) a 41/2003. (VI.20.) GKM rendelet a forgalomirányító jelzőlámpák követelményeiről, tervezési, telepítési és üzemeltetési előírásairól. A rendelet melléklete a Jelzőlámpás Forgalomirányítás Szabályzata (FISZ). 2) ÚT 2-1.219:2009 Útügyi műszaki előírás: A jelzőlámpás forgalomirányítás tervezése, telepítése és üzemeltetése 3) ÚT 2-1.120:2003 Útügyi műszaki előírás: Közúti forgalomirányító berendezések. Fényjelző készülékek. Tervezéskor minden előírás érvényességét és a számadatokat tételesen ellenőrizni kell, mert a szabályok gyakran változnak! 3
9.1. Alapfogalmak 4
A közúti fényjelző készülék 5
A jelzőlámpák elrendezése 6
vezérlések: Elvileg háromféle lehet, de a magyar gyakorlatban csak az első kettő terjedt el. a) Állandó időtervű (fix programos) vezérlés. Az egyes napszakokra - pl. reggeli csúcs (RECS) - normál program (N) - délutáni csúcs (DUCS) - külön programokat (fázisterveket) tartalmaz. A programokat időmérő óra (órajel) váltja. b) Forgalomfüggő vezérlés. Összehangolásban a napszakok fix programjait néhány forgalomszámláló stratégiai detektor váltja. Egyedi (szinguláris) csomópontban fázisonként 2-2 detektor szükséges: az egyik a helyzetjelző vonaltól 4...5, a másik 40...60 m-re. Ebben az esetben a fix programok váltásán kívül fázisnyújtás és/vagy fáziskihagyás is lehetséges. c) Forgalom által szabályozott vezérlés. A fázisonként 2-2 detektoron mért adatokból egy mikroszámítógép periódusonként új - akár összehangolt - fázistervet készít. A fix programos vezérlés elavult. Új vezérlés csak forgalomfüggő lehet. Az egyes jelzőlámpák vezérlőszekrényei rendszerbe - hálózatba - is köthetők. Ez a forgalomirányító központ. 7
program: Valamennyi jelző összes jelzésképének vezérlési terve. Forgalomtechnikai megjelenése a fázisidőterv. periódus: A jelzésképek ismétlődése. periódusidő, (P): A jelzésképek egyszeri ismétlődése közötti idő. Szokásos periódusidők: 60...90...120 s. optimális periódusidő: A forgalom függvényében kiszámítható, de általában az összehangolás (a "zöldhullám") határozza meg, mert összehangolni csak azonos periódusidejű csomópontokat lehet. Hosszú periódusidő: nagyobb kapacitás - mert egy órában kevesebb közbenső idő van, de több várakozás. Rövid periódusidő: kisebb kapacitás, de rövidebb felálló sorok és kevesebb várakozási idő. (A számításokhoz szükséges képleteket az előírások tartalmazzák.) fázis: Az egyidejűleg megengedett csomóponti mozgások - az egyidejű szabad (zöld) jelzések - csoportja. Egy négyágú csomópontban 12 forgalmi irány lehet. fázisszám: A fázisok száma. Törekedni kell a három fázisú irányításra. 8
fázisosztás: A csomóponti irányok fázisokba rendezése. Az egyirányúsítás, vagy a balra kanyarodó irányok páros kitiltása a 3 fázisú irányítást segíti. a fázisosztás jellege; az irányítási mód: Kétféle lehet. a/ védett irányítási mód: Konfliktusmentes fázisosztás. Az egymással összeférhetetlen (konfliktusban levő) mozgások egyidejűleg nem kaphatnak szabad jelzést. (Kivéve a jobbra kanyarodó járművek gyalogosok közé engedését.) A zöld lámpában nyíl csak ilyen fázisosztásnál lehet. b/ részlegesen védett irányítási mód: Konfliktusos (telezöld) fázisosztás. A szemből érkező, de különböző irányú (egyenes, jobbra, balra kanyarodó) irányok, és a velük párhuzamos gyalogosok egyidejű szabad jelzést kaphatnak. Az áthaladásra a kanyarodási szabályok érvényesek. A zöld lámpában nem lehet nyíl. (Ezért hívják "tele" zöldnek.) A konfliktusos fázisosztás kevesebb sávon elfér. Kapacitása viszont kisebb, ha nincsenek irányonkénti felálló sávok, mert pl. egy elsőbbséget adó balra kanyarodó az egész irányt feltartja. A három fázisú védett irányítási módot ajánljuk, összehangolással. 9
Konfliktusmentes fázisosztás, védett irányítási mód Konfliktusos fázisosztás, részben védett irányítási mód 10
Példa a forgalmi áramlatok fázisokba rendezésére és és a fázisok számára 12 irány, 4 fázis, ágak szerinti konfliktusmentes fázisosztás 12 irány, 4 fázis, kanyarodó irányok szerinti konfliktusmentes fázisosztás 12 irány, 3 fázis, konfliktusos fázisosztás 11
fázissorrend: A közbenső idők összegének minimuma alapján, de általában az összehangolás határozza meg. (A fázisok azonosítóját és sorszámát nem szabad összekeverni!) fázisidőterv: A periódusidő felosztása közbenső időkre és a fázisok zöld időire. Jelzőcsoportonként - az egy időben azonos jelzést adó lámpákra - egy sora van. Fázistervnek is nevezik. (Tervezésének lépéseit külön pontban tárgyaljuk.) közbenső idő (tk): A kihaladó fázis zöldidejének vége és a behaladó fázis zöldidejének eleje közötti idő; másodpercre felfelé kerekítve. (Számítása külön pontban.) konfliktus zóna: A csomópont magjának az a területrésze, amelyen a közlekedők összeütközhetnek. (A közbenső idők számításához a konfliktus zóna mind a négy sarkát meg kell jelölni.) teljesítőképesség (kapacitás): Az egy óra alatt áthaladni képes járműszám E/órában. Számítása: egy fázisra a zöldidő osztva 2,0 s-al és szorozva az egy óra alatti periódusok számával. (3600/P) A 2 s az egységjárművek elméleti követési időköze a helyzetjelző vonalon. A csomópont teljesítőképessége a fázisok kapacitásának összege. Pontosabb képletek az ÚT 2-1.219:2009 sz. műszaki előírásban vannak. 12
teljesítőképesség kihasználtság: Fázisonként számítjuk. Az F/C a fázisonkénti mértékadó forgalom osztva a kapacitással. Az öszszehangolandó irányok fázisaiban legyen az F/C 0,75...0,80 körül, mert az összehangoláshoz kapacitástartalék kell. A többi fázisban 1,0-hoz (100%-hoz) közeli, de ez alatti érték a jó. a várakozó (felálló) sorhosszak: Az egy periódusban sávonként megálló járművek száma. Erősen közelítő, de biztonságos számítása: a periódusidő és a zöldidő különbségét osztjuk 2 mp-el és szorozzuk 6 m-rel. minimális zöldidők: Járművekre, kerékpárosokra és gyalogosokra is 5 s, de a gyalogos legalább az átkelőhely hosszának 2/3-át 1,0 m/s sebességgel legyen képes megtenni. A gyalogos zöldidő abszolút minimuma az átkelőhely hosszának a fele osztva 1,2 m/s kihaladási sebességgel. intelligens éjszakai program Mivel a villogó sárga üzemmód veszélyes, a forgalomfüggő vezérlésű jelzőlámpák éjszakai programja az általános piros. Ez azt jelenti, hogy az összes irány lámpája pirosat mutat. Zöld jelzést a távolabbi detektoron bejelentkező jármű kap. 13
9.2. A jelzőlámpák telepítésének szükségessége Általában akkor van szükség jelzőlámpás forgalomirányításra, ha az összegzett veszteségidő a jelzőlámpánál kevesebb, mint anélkül. Jelzőlámpás irányítás csak 70 km/óra sebesség alatt lehet. Külső csomópontok előtt ezért a sebesség korlátozása szükséges. a/ Forgalombiztonsági okból jelzőlámpás forgalomirányítás kell, ha a csomóponttól 125 m-en belül 1 évben 3; vagy 3 évben 6 baleset történt. (Ha gyalogos vagy kerékpáros baleset történt, az esetszámtól függetlenül ajánlott.) b/ A forgalom nagysága miatt jelzőlámpás forgalomirányítás kell: kijelölt gyalogos átkelő helyeken nagy járműforgalom, nagy gyalogos forgalom, és széles úttest esetében kerékpáros átvezetés esetén, nagy járműforgalom és széles úttest esetében. A határértékek az ÚT 2-1.219:2009 útügyi műszaki előírásban vannak. c/ A forgalmi körülmények miatt jelzőlámpás forgalomirányítás kell: összehangolásban levő önálló gyalogos átkelőhelynél ha kerékpáros átvezetés 60 km/óránál nagyobb sebességű forgalmat keresztez vasúti átjáróhoz 30-nél közelebb. A határértékek a 20/1984 KM mellékletében vannak. 14
9.3. Tervezési és forgalombiztonsági szempontok a megállások száma és/vagy a várakozási idők összege minimális legyen az irányítás lehetőleg forgalomfüggő (legalább a forgalom által befolyásolt) és összehangolt legyen a programváltási időpontok a forgalom időbeni lefolyását kövessék a kerékpáros átvezetések csak jelzőlámpával lehetségesek ha a járművek kisíves kanyarodása külön sávba történik, a jelzőlámpa elhagyható a forgalmi rend kikapcsolt jelzőlámpánál is egyértelmű legyen a közös fázisban haladó gyalogosokra sárga villogó figyelmeztessen kimaradó piros jelzés vagy összeférhetetlen zöld jelzések esetén az irányítás villogó sárgára kapcsoljon a csomópontban sáv nem fogyhat el: a bemenő sávnak a csomópontból önállóan ki is kell jönnie. 15
9.4. A tervezési forgalom A forgalom napi lefolyását irányonként és 15 percenként [E/15 perc] ajánlott felvenni. (Egységjármű szorzók: szgk:1,0; szóló tgk: 2,0; szerelvények: 3,0; kerékpárok: 0,5.) A forgalom-lefolyási ábra alapján jelöljük ki az egyes jellemző napszakokat. Állandó időtervű (fix programos) vezérléseknél a mértékadó forgalmat egy-egy napszakra (pl. reggeli csúcs - normál program - délutáni csúcs) irányonként a legnagyobb negyedóra forgalmát 4-el szorozva állapítsuk meg! (Csúcsnegyedórás csomóponti forgalmi mátrix.) Mértékegysége [E/óra]. Mivel ilyen nagy forgalom a valóságban nincs - mert a csúcsnegyedórák nem esnek egybe - a fix programos vezérlés mindig pazarló; de a csomóponton a legnagyobb negyedórás forgalomnak is át kell haladnia egy periódus alatt. A tervezési forgalmat irányonként sávos forgalomáramlási ábrával szemléltetjük. 16
Forgalomlefolyási ábra 17
Sávos forgalomáramlási ábrák 18
9.5. A fázisterv készítésének lépései 1) A tervezési forgalom megállapítása irányonként. A kitiltott kanyarodó irányokat a megfelelő kerülő úttal a csomóponton át kell vezetni. 2) A fázisosztás és a fázissorrend meghatározása. 3) A fázisonkénti mértékadó forgalom: egy sávon a legnagyobb óraforgalom az adott fázisban. 4) Közelítő kapacitásszámítás: 3 fázisban a fázisonkénti mértékadó forgalmak összege 1300...1400 E/ó-nál; 4 fázisban 1100...1200 E/ó-nál ne legyen több. Ellenkező esetben a fázisonkénti mértékadó forgalmat a sávok szaporításával csökkenteni kell. (Ilyenkor általában a főirányban több egyenes sávot vezetnek át.) 5) A közbenső idők számítása. 6) A tiszta zöldidő - a periódusidőből a közbenső idők összegét levonva - szétosztása az egyes fázisok között a mértékadó forgalmak arányában. 7) A kapacitás, az F/C értékek és a várakozó sorhosszak számítása fázisonként. 8) A minimális zöldidők ellenőrzése. 19
Fázisidő-terv 20
9.6. Közbenső idők számítása A közbenső idő (tk) a kihaladó fázis zöldidejének vége és a behaladó fázis zöldidejének eleje közötti idő; másodpercre felfelé kerekítve. Az összes (konfliktusban lévő) irány egymás közötti közbenső időit mátrixba foglalva szokták megadni. 21
A közbenső idő járműveknél (kerékpárosoknál is) 22 22
A közbenső idő gyalogosoknál 5s 23
a/ a kihaladási (ürítési) idő: A kihaladási (ürítési) távolság osztva a kihaladási sebességgel. Kihaladási távolság: járműveknél: a helyzetjelző vonaltól a konfliktus-zóna túlsó széléig + 6 m kerékpárosoknál: a helyzetjelző vonaltól a konfliktus-zóna túlsó széléig + 2 m gyalogosoknál: a gyalogos átkelőhely tengelyben mért hossza. Kihaladási sebesség: járműveknél: 10,0 m/s egyenesen, kanyarodáskor az ívsugártól függ: 6m; vagy az alatt 5 m/s 6 25 m között 4*R[m] 25m fölött 10 m/s kerékpárosoknál: 4,0 m/s gyalogosoknál: 1,5 m/s 24
b/ a behaladási idő: A behaladási távolság osztva a behaladási sebességgel. Behaladási távolság: járműveknél: helyzetjelző vonaltól a konfliktus-zóna közelebbi széléig kerékpárosoknál: mint a járműveknél gyalogosoknál: 0 m Behaladási sebesség: járműveknél: 13,9 m/s egyenesen, kanyarodáskor 11,1 m/s kerékpárosoknál: 11,1 m/s gyalogosoknál: 1,5 m/s 25
c/ átmeneti (sárga) idő járműveknél 50 km/óráig: 3 s 50 km/ó felett: 5 s kerékpárosoknál: 3 s gyalogosoknál: kihaladáskor a közbenső idő első 5 s-a villog! d/ előkészítő (piros-sárga) idő járműveknél: 2 s kerékpárosoknál: 2 s gyalogosoknál: 0 s A villamosokra vonatkozó számadatok az ÚT 1-1.204:2003 sz. útügyi műszaki előírásban vannak. Felhívjuk a figyelmet arra, hogy az átmeneti idők alkalmazása és értéke országonként változik. (Ezt járművezetéskor is tartsuk észben!) 26
9.7. A helyszínrajzi elrendezés A helyszínrajzi elrendezést a szintbeni csomópontokra vonatkozó előírásoknak megfelelően kell megtervezni. (MAÚT TÚ 13 sz. tervezési útmutató: Szintbeni közúti csomópontok tervezése és méretezése.) A jelzőlámpás csomópontok különlegességeit a következő ábrákon mutatjuk be. 27
A fényjelző készülék és és a helyzetjelző vonal egymáshoz viszonyított helyzete 28
A járműosztályozó A sávváltási és lassítási szakasz méretezése, mint a szintbeni csomópontoknál! 29
Sorhosszúságok a felállási szakasz méretezéséhez P M : a megfelelőségi szint kódja Ajánlott értéke: 0,90. 30 30
9.8. Kerékpáros átvezetések Kerékpársáv és és kerékpárút átvezetése 31
Kerékpárút átvezetése jobbra kanyarodó járművek esetén 32
Autóbusz (trolibusz) zsilip 9.9. Az autóbuszok előnyben részesítése jelzőlámpáknál 33
Buszjelzővel irányított autóbusz-forgalmi sáv jelző-elrendezése jobbra kanyarodó járművek esetén 34
9.10. A jelzőlámpás forgalomirányítás összehangolása A jelzőlámpa összehangolás tervezéséhez nagy gyakorlat szükséges. A következő táblázatban és ábrákon csak az alapvető összefüggéseket mutatjuk be. 35
A forgalomirányítás osztályozása az az összehangolás módja szerint 36
Az összehangolással kapcsolatos fogalmak 37
Összehangolás út-idő diagramja 38
9.11. Speciális jelzőlámpa alkalmazások a) a villamos vasúti fedező jelzők b) az útszűkületek (alternatív) jelzőlámpás forgalomirányítása c) az irányváltó jelzőlámpák (Magyarországon nem terjedt el.) d) a sebességjelző tölcsérek. A speciális jelzőlámpa alkalmazásokra vonatkozó szabályok a rendeletben és a műszaki előírásban vannak. (41/2003. (VI.20.) GKM rendelet és az UT 2-1.219:2009 útügyi műszaki előírás.) 39
9.12. Irodalom Elmélet: 1. Koller Sándor: Forgalomtechnika és közlekedéstervezés Műszaki Könyvkiadó, 1986 2. Fi István: Forgalmi tervezés, technika, menedzsment Műegyetemi Kiadó, 1997 Gyakorlat: 3. 41/2003. (VI.20.) GKM rendelet a forgalomirányító jelzőlámpák követelményeiről, tervezési, telepítési és üzemeltetési előírásairól. A rendelet melléklete a Jelzőlámpás Forgalomirányítás Szabályzata (FISZ). 4. ÚT 2-1.219:2009 útügyi műszaki előírás: A jelzőlámpás forgalomirányítás tervezése, telepítése és üzemeltetése (e-ut 03.03.31) 5. ÚT 2-1.120:2003 útügyi műszaki előírás: Közúti forgalomirányító berendezések. Fényjelző készülékek. (e-ut 04.01.21) 6. MAÚT TÚ 13 sz. tervezési útmutató: Szintbeni közúti csomópontok tervezése és méretezése 40